北洋大学在初创时期，法科、工科都颇为强大，又办过铁路工程及管理、外文、师范等班，完全可以走一条综合发展的道路。
　　然而1912年，蔡元培任教育总长时认为京津距离太近,设立一座大学即可,拟将北洋大学与北京大学合并,因两校反对,未能实现。1917年2月，蔡元培又以德法学校经验为依据,工科皆为专门学校,再次建议将北京大学工科移并北洋大学,而将北洋大学法科移并北京大学。
　　1920年5月6日，教育部令北洋大学法科于当年暑假即行终结,专办工科。1929年7月，南京国民政府颁布《大学组织法》，因北洋大学只剩工科，故改称“国立北洋工学院”。上世纪二三十年代，正当北京大学、清华大学等许多院校扩大学科综合发展之时，北洋大学却因为只能单办工科而使学校发展受到制约。这一时期，北洋大学不能横向发展，只得纵向提高，做强工科。学校于是开始培养研究生、建立研究所，发表了大批学术论文，出版了一批高水平的学术刊物和著作，仍然保持了国内院校工科第一的位置。
　　抗日战争爆发后，北洋大学办学更加艰难。1937年9月，民国教育部号令“以北平大学、北平师范大学、北洋工学院和北平研究院等院校为基干，设立西安临时大学。”北洋工学院随即迁址西安。1938年，教育部令北洋工学院、北平大学工学院、东北大学工学院和私立焦作工学院合组西北工学院，校址在陕西省城固县古路坝。
　　1942年12月，民国行政院将浙江省立英士大学升格为国立英士大学，将英士大学工学院划出，独立为“国立北洋工学院”。
　　1944年，教育部拨款建立“北洋工学院西京分院”，校址在西安梁府街，随后迁至崇廉路。抗日战争时期，“北洋”转辗迁徙且一分为三。三校坚持了北洋大学“实事求是”的校训和“严谨治学”的校风，使这一宝贵的精神财富得以承袭至今。
　　这一时期，北洋师生充分显示了爱国救亡的崇高气节。1931年，日军悍然发动了对我国东北的侵略战争。消息传到北洋，全院师生义愤填膺地投入到抗日救亡活动之中。机械系教授、教务长、代理院长王季绪率先行动,通电全国,呼吁国民党政府出兵抗日，并毅然绝食，以示抗议。北洋学生自治会召开全校师生大会，通过了赴南京请愿的决议，并克服困难，当面向蒋介石递交了抗日救国的请愿书。学生们还出版发行了《民众新报》，专门刊登有关动员民众抗日的报道。一些北洋学子则投笔从戎，浴血疆场，为抗日救国献出了宝贵的生命。如革命先驱张太雷，革命烈士李恒林、于奇、张佩怀、马克昌、马耀南、黄诚等。他们是北洋学子的楷模，是中华民族的骄傲。爱国是北洋师生的优良传统。
　　这一时期，北洋师生克服了办学条件简陋和生活艰苦的困难，为抗日救国而发奋苦读，薪火传承、弦歌不断。仅北洋工学院在抗战期间培养的工程技术人才就有1000多人，其中一些人成为了我国著名的科学家。